2020高中物理 章末过关检测（五）（含解析）-4

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE9-学必求其心得，业必贵于专精章末过关检测（五)(时间:60分钟，满分：100分）一、选择题(本题共8小题，1～5题为单项选择题，6~8题为多项选择题，每小题6分,共48分）1．爱因斯坦相对论的提出,是物理学思想的重大革命，因为它（）A．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C．否定了牛顿力学的原理D．修正了能量、质量互相转化的理论解析：狭义相对论和广义相对论揭示了时空的可变性，使人们能进一步去研究高速运动的物体．答案:A2．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（)A．洞口为椭圆形,隧道长度变短B．洞口为圆形、隧道长度不变C．洞口为椭圆形、隧道长度不变D．洞口为圆形，隧道长度变短解析:据狭义相对论理论可知，隧道在长度上变短,但在垂直于火车运动方向上不变化．答案：D3．根据相对论判断下列说法正确的是（）A．狭义相对论全面否定了经典力学理论B．如果物体在地面上静止不动,任何人在任何参考系里面测出该物体的长度都是一样的C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量D．物体速度越大，质量也越大解析:相对论并没有否定经典力学理论，而是使经典力学理论的使用范围更加清楚了，A错；在不同参考系里测量同一物体的长度,测量值是不同的，B错;E＝mc2指明了物质能量与质量的对应关系，物体质量与能量不能转化，C错；由m＝eq\f(m0，\r(1－\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f(v，c))）2））可知D对．答案：D4．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c(cA．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c解析：飞船上的观测者相对飞船静止,测得飞船的长度为飞船静止时的长度l0＝30m，选项A错误；地球上的观测者与飞船有相对运动，测得飞船的长度l＝l0eq\r（1－\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（0.6c,c）))2)＜l0，故应小于30m，选项B正确；狭义相对论的一个基本假设是光速不变原理，即飞船上和地球上的观测者测得的光信号速度都等于c，选项C、D错误．答案:B5．有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200km/h)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘,随圆盘一起转动，其向心加速度约为2000g，时钟CA．三只钟均明显变慢B．时钟B和时钟C明显变慢,时钟A的变化不明显C．三只钟的快慢都一样D．时钟A和时钟B没有受到强引力作用,都不变慢解析:火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，故A错误；B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢，故B正确,C、D错误．答案：B6．如图所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体,由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察,我们看到漆黑一片．那么关于黑洞，你认为正确的是（）A．内部也是漆黑一片，没有任何光B．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C．内部应该是很亮的D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去解析：由广义相对论可知B、C、D正确．答案：BCD7．下列问题需要用相对论来进行解释的是()A．“嫦娥一号”的运动轨迹的计算B．喷气式飞机的空中运行C．人造太阳的反应过程D．红矮星的演变过程解析:凡是高速、微观、强引力问题都需要用相对论来进行解释；C选项中的过程属于微观的情况,D选项中的过程属于强引力的情况．答案:CD8．用相对论的观点判断下列说法，其中正确的是（）A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上看,以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来,以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变短，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计解析：时间和空间都是相对的,没有绝对准确的时间和空间,所以A错误．由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f（v,c))）2）可知两处的人都感觉l＜l0，所以C正确．由尺缩效应和钟慢效应公式可知，当v远小于c时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以B错误，D正确．答案：CD二、非选择题（本题共4小题，共52分）9．（12分）一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90m，相对地面以u＝0.8c（1）观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少?（2）航天员测得船自身通过观测站的时间间隔是多少?解析：(1）观测站测得船身的长度为L＝L0eq\r（1－\f(u2，c2))＝90eq\r(1－0.82)m＝54m，通过观测站的时间间隔为Δt＝eq\f(L,u)＝eq\f（54m,0。8c)＝2.25×10－7s。(2）航天员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为Δt′＝eq\f（L0，u）＝eq\f(90m,0.8c)＝3.75×10－7s。答案：(1）2.25×10－7s（2)3。75×10－7s10．（12分)如果将电子由静止加速到速率为0。10c，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c加速到0。90c，又需对它做多少功？已知电子静止质量m＝9。1×10－31kg，光速解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得，当电子速率从v1增加到v2时，电子动能的增量为ΔEk＝Ek2－Ek1＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2）＝(m2－m1)c2＝m0c2eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（1,\r（1－\f(v\o\al（2,2），c2）))－\f(1，\r(1－\f(v\o\al（2,1），c2）)）））。根据动能定理,当v1＝0,v2＝0。10c时,外力所做的功为W＝ΔEk≈4。1×10－16J当v1＝0.80c，v2＝0。90c时，外力所做的功为W′＝ΔE′k≈5。1×10－14J.答案:4。1×10－16J5.1×10－14J11．（14分）人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016m．设有一宇宙飞船自地球往返于人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为解析：以地球上的时钟计算：Δt＝eq\f(s,v)＝eq\f（2×4.3×1016,0.999×3×108）s≈2.87×108s≈9年；若以飞船上的时钟计算：因为Δt＝eq\f（Δτ,\r（1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f（v,c)）)2）），所以得Δτ＝Δteq\r（1－\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f（v，c)))2)＝2.87×108×eq\r(1－0.9992)s≈1。28×107s≈0.4年．答案：9年0。4年12．(14分）设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0。6c的速率向东飞行，5s后该飞船将与一个以0。8(1）飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2）从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星相撞？解析:(1)取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向．则S系相对S′系的速度v＝－0。6c，彗星相对S系的速度ux＝－0。8c。由相对论速度变换公式可求得慧星相对飞船的速率u′x＝eq\f（v＋ux,1＋\f(vux,c2））≈－0。946c,即彗星以0.946c的速率向飞船靠近．（2）把t0＝t′0＝0时的飞船状态视为一个事件，把飞船与彗星相